Sakarā ar dažādām standarta sistēmām dažādās valstīs ir dažas atšķirības katlu veiktspējas pieņemšanas testa standartos vai tādās procedūrās kā Eiropas Savienības standarts EN 12952-15: 2003, ASME PTC4-1998, GB10184-1988 un DLTT964-2005. Šajā dokumentā uzmanība tiek pievērsta katla efektivitātes aprēķina galveno atšķirību analīzei un apspriešanai dažādos standartos vai noteikumos.

 1.Priekšvārds

Neatkarīgi no tā, vai katls tiek ražots un uzstādīts un nodots lietotājiem komerciālai darbībai, katla veiktspējas testu parasti veic saskaņā ar līgumu, bet katlu veiktspējas testa standarti vai procedūras pašlaik tiek izmantotas dažādās valstīs, bet katlu veiktspējas testa standarti vai procedūras ir Nav tas pats. Eiropas Savienības standarts EN 12952-15: 2003 Ūdens caurules katls un papildu aprīkojums 15. daļa ir par katlu pieņemšanas testa standartu, kas ir viens no plaši izmantotajiem katlu veiktspējas testa standartiem. Šis standarts ir piemērojams arī cirkulējošiem fluidizētiem gultas katliem. Kaļķakmens desulfurizācija tiek pievienota standartam, kas nedaudz atšķiras no attiecīgajiem noteikumiem Ķīnā un ASME katlu veiktspējas testa noteikumos. ASME kods un ar to saistītie kodi Ķīnā ir sīki apspriesti, taču par EN 12952-15: 2003 diskusiju ir maz ziņojumu.

Pašlaik Ķīnā parasti izmantotie veiktspējas testa standarti ir Ķīnas Nacionālais standarts (GB) “Power Station katlu veiktspējas testa procedūras” GB10184-1988 un Amerikas Mehānisko inženieru biedrības (ASME) “katla veiktspējas testa procedūras” ASME PTC 4-1998, utt. Ar Ķīnas katlu ražošanas tehnoloģijas nepārtrauktu briedumu pasaules tirgus pakāpeniski atzīst Ķīnas katlu produktus. Lai apmierinātu dažādu tirgu vajadzības, Eiropas Savienības standarts EN 12952-15: 2003 nākotnē netiks izslēgts kā Ķīnā ražoto katlu produktu veiktspējas testa ieviešanas standarts.

Galvenais katla efektivitātes aprēķina saturs EN12952-15-2003 tiek salīdzināts ar ASME PTC4-1998, GB10W4-1988 un DLTT964-2005.

Salīdzināšanas ērtībai EN12952-15: 2003 standarts tiks saīsināts kā EN standarts. ASMEPTC4-1998 kods tiek saīsināts kā ASME kods, GB10184-1988 kodu īsi sauc par GB kodu, DLH'964-2005 īsi sauc Di7t.

2.Galvenais saturs un lietojumprogrammas darbības joma

EN Standarts ir veiktspējas pieņemšanas standarts tvaika katliem, karstā ūdens katliem un to palīgiekārtām, un tas ir pamats siltuma veiktspējas (pieņemšanas) testam un tvaika katlu un rūpniecisko katlu aprēķināšanai, kas tieši sadedzina. Tas ir piemērots tiešiem sadedzināšanas tvaika katliem un karstā ūdens katliem, kā arī to palīglīdzekļiem. Vārds "tieša sadedzināšana" ir paredzēts aprīkojumam ar zināmu degvielas ķīmisko siltumu, kas pārveidots par saprātīgu karstumu, kam var būt sarīvēta sadedzināšana, fluidizēta gultas sadedzināšana vai kameras sadedzināšanas sistēma. Turklāt to var izmantot arī netiešās sadegšanas iekārtām (piemēram, atkritumu siltuma katlam) un aprīkojumam, kas darbojas ar citiem siltuma pārneses barotnēm (piemēram, gāzi, karstu eļļu, nātriju) utt. Tomēr tas nav piemērots īpašām degvielas sadedzināšanas iekārtām (piemēram, atkritumu sadedzināšanas krāsns), spiediena katls (piemēram, PFBC katls) un tvaika katls kombinētajā cikla sistēmā.

Ieskaitot EN standartu, visi standarti vai procedūras, kas saistītas ar katlu veiktspējas testu, skaidri noteikts, ka tas nav piemērojams tvaika ģeneratoriem atomelektrostacijās. Salīdzinot ar ASME kodu, EN standartu var izmantot, lai izšķērdētu siltuma katlu un tā palīgu tvaika vai karstā ūdens katla papildaprīkojumu, un tā pielietojuma apjoms ir plašāks. EN standarts neierobežo piemērojamo katlu tvaika plūsmas, spiediena vai temperatūras diapazonu. Ciktāl tas attiecas uz tvaika katliem, EN standartā uzskaitītie "piemērotie katlu" veidi ir skaidrāki nekā GB kods vai DL/T kods.

3.Katlu sistēmas robeža

ASME kods uzskaita vairāku tipisku katlu tipu termiskās sistēmas robežu demarkācijas ilustrācijas. Tipiskas ilustrācijas ir norādītas arī GB kodā. Saskaņā ar EN standartu, parastās katlu sistēmas aploksnē jāiekļauj visa tvaika un ūdens sistēma ar cirkulējošu sūkni, sadegšanas sistēma ar ogļu dzirnavām (piemērota ogļu sadedzināšanas sistēmai), cirkulējošā dūmgāzes pūtēja, mušu pelnu refluksa sistēma un gaisa sildītājs. Bet tas neietver naftas vai gāzes apkures iekārtas, putekļu noņemšanas līdzekli, piespiedu iegrimes ventilatoru un inducētu iegrimes ventilatoru. EN standarta un citi noteikumi būtībā tādā pašā veidā sadala katlu termodinamiskās sistēmas robežu, bet EN standarts stingri norāda, ka katlu sistēmas apvalka formulējumam (robeža) ir nepieciešams, lai aploksnes robežai, kas saistīta ar siltuma līdzsvaru Katls "piegādātajā" stāvoklī, un skaidri nosaka siltuma ieeju, izvadi un zaudējumus, kas nepieciešami termiskās efektivitātes mērīšanai. Ja nav iespējams iegūt kvalificētas izmērītās vērtības uz "piegādes" statusa robežas, robežu var no jauna definēt, vienojoties starp ražotāju un pircēju. Turpretī EN standarts uzsver katlu termodinamiskās sistēmas robežas dalīšanas principu.

4.Standarta stāvoklis un atsauces temperatūra

EN standarts nosaka spiediena stāvokli 101325Pa un temperatūru 0 ℃ kā standarta stāvokli, un veiktspējas testa atsauces temperatūra ir 25 ℃. Norādītais standarta stāvoklis ir tāds pats kā GB kods; Atsauces temperatūra ir tāda pati kā ASME kods.

EN standarts ļauj vienošanās izmantot citas temperatūras kā atsauces temperatūru pieņemšanas testam. Ja kā atsauces temperatūra tiek izmantota cita temperatūra, degvielas kalorijas vērtība ir jālabo.

5.Parastie koeficienti

EN standarts nodrošina īpatnējo tvaika, ūdens, gaisa, pelnu un citu vielu siltumu diapazonā no 25 ℃ līdz normālai darba temperatūrai un dažu nepilnīgi sadedzinātu vielu siltuma vērtību.

5.1 Īpašā siltuma vērtība

Par daļēju īpašu siltuma vērtību skatīt 1. tabulā.

1. tabula Dažu vielu īpašā siltuma vērtība.

Tāpat kā GB kods, arī EN standarta piešķirto entalpijas vai specifiskā karstuma entalpija vai īpašs karstums ir izejas punkts 0 ℃. ASME kods nosaka, ka 77 ℉ (25 ℃) tiek uzskatīts par sākumpunktu dažādu vielu entalpijas vai specifiska karstuma aprēķināšanai, izņemot tvaika entalpijas un mazuta entalpiju.

GB kodā parasti izmantoto vielu specifisko siltumu aprēķina pēc aprēķinātās temperatūras caur tabulu vai izmantojot formulu, un iegūtais specifiskais siltums ir vidējā specifiskā kalorijas vērtība no 0 ℃ līdz aprēķinātajai temperatūrai. Gāzveida vielām un ūdenim tas ir vidējais specifiskais siltums pie pastāvīga spiediena. ASME kods parasti ir 25 ℃ kā etalonu, un tas norāda uz dažādu vielu īpaša siltuma vai entalpijas aprēķina formulu.

Salīdzinot ar GB kodu un ASME kodu, EN standartam ir šādas divas atšķirības, nosakot specifisko vielu siltumu:

1) Dažādu vielu entalpija vai specifisks karstums kā sākumpunkts prasa 0 ℃, bet dotā īpašā siltuma vērtība ir vidējā vērtība diapazonā no 25 ℃ līdz parastajai darba temperatūrai.

2) Paņemiet fiksēto vērtību no 25't ℃ uz parasto darba temperatūru.

Piemēram:

 Apvienojumā ar citiem parametriem, ja atsauces temperatūra ir 25 ℃, rezultāti, kas aprēķināti saskaņā ar GB kodu un EN standartu, tiek salīdzināti 2. tabulā.

2. tabula. Īpašas siltuma vērtības un aprēķināto dažu vielu zaudēšanas salīdzinājums.

 Saskaņā ar aprēķina rezultātu salīdzinājumu degvielai ar zemu pelnu saturu rezultātu starpība, ko izraisa dažādas vielas siltuma vērtības, ir mazāka par 0,01 (absolūtā vērtība), kuru var uzskatīt Aprēķina rezultātus, un to pamatā var ignorēt. Tomēr, kad cirkulējošais fluidizētais gultas katls sadedzina augstu pelnu degvielu vai pievieno kaļķakmeni desulfurizācijai krāsnī, iespējamā pelnu siltuma zudumu atšķirība var sasniegt 0,1-0,15 vai pat augstāku.

5.2 Oglekļa monoksīda kalorificētā vērtība.

Saskaņā ar EN standartu oglekļa monoksīda kaloriskā vērtība ir 1 2,633 MJ/m³, kas būtībā ir tāds pats kā ASME kods 4347btu/lbm (12,643 MJ/m³) un GB kods 12.636 MJ/m³Apvidū Normālos apstākļos oglekļa monoksīda saturs dūmgāzē ir zems, un siltuma zuduma vērtība ir maza, tāpēc kaloriskās vērtības atšķirībai ir maza ietekme.

5.3 Nepilnīgi sadedzinātu vielu siltuma vērtība.

EN standarts dod nepilnīgu sadegšanas vielu siltuma vērtību antracīta un lignīta degvielas pelnos, kā parādīts 3. tabulā.

3. tabula. Nepilnīgi sadedzinātu vielu siltuma vērtība.

 Saskaņā ar ASME kodeksu, ja nesadegušais ūdeņradis pelnos ir nenozīmīgs, nepilnīgas sadedzināšanas var uzskatīt par amorfu oglekli, un nesadegušā oglekļa kaloriskajai vērtībai šajā stāvoklī jābūt 33,7mj/kg. GB kods nenorāda degošu materiālu komponentus pelnos, bet to parasti uzskata par nesadegušo oglekli. Degošu materiālu kaloriskā vērtība pelnos, kas norādīti GB kodā, ir 33,727MJ/kg. Saskaņā ar antracīta degvielu un EN standartu nepilnīgas sadegšanas vielu kaloriskā vērtība ir par aptuveni 2,2% zemāka nekā ASME kods un GB kods. Salīdzinot ar lignītu, atšķirība ir vēl lielāka.

Tāpēc ir nepieciešams sīkāk izpētīt, cik nozīmīgi ir piešķirt antracīta un lignīta nesadegušo vielu kaloriskām vērtībām EN standartā.

5.4 Kalcinēšanas sadalīšanās kalcija karbonāta un sulfāta ģenerēšanas siltums.

Saskaņā ar aprēķina formulas koeficientiem, kas norādīti EN standartā, ASME kodā un DL/T kodā, kalcija karbonāta kalcinācijas sadalīšanās siltums un sulfāta veidošanās siltums ir parādīti 4. tabulā.

4. tabula Kalcija karbonāta sadalīšanās siltums un sulfātu veidošanās.

Koeficienti, ko piešķir EN standarta un ASME kods, būtībā ir vienādi. Salīdzinot ar DT/L kodu, sadalīšanās siltums ir par 2,2–2,5% zemāks, un veidošanās siltums ir aptuveni 3,3% lielāks.

6.Siltuma zudumi, ko izraisa radiācija un konvekcija

Saskaņā ar EN standartu, jo parasti nav iespējams izmērīt starojuma un konvekcijas zudumus (tas ir, parasti saprotamos siltuma izkliedes zudumus), būtu jāpieņem empīriskās vērtības.

EN standartam ir nepieciešams, lai visizplatītākā tvaika katla dizainam būtu jāatbilst Fig. 1, "starojuma un konvekcijas zudumi mainās ar maksimālo efektīvo siltuma izvadi".

1. att. Radiācijas un konvekcijas zudumu līnijas

 Atslēga:

A: starojuma un konvekcijas zudumi;

B: maksimāli noderīga siltuma izeja;

1. līkne: brūnās ogles, sprādziena gāzes gāze un fluidizēts gultas katls;

2. līkne: cieta ogļu katls;

Līkne 3: mazuta un dabasgāzes katli.

Vai aprēķināts pēc formulas (1):

Qrc = cqn^0.7(1)

Tips:

C = 0,0113, piemērots naftas un dabasgāzes katliem;

0,022, piemērots antracīta katlam;

0,0315, piemērota lignīta un fluidizētiem gultas katliem.

Saskaņā ar efektīvās siltuma izvades definīciju EN standartā efektīvā siltuma jauda ir kopējais barības ūdens siltums un/vai tvaiks, ko pārnēsā ar tvaika katlu, un notekūdeņu entalpiju pievieno efektīvai siltuma jaudai.

Piemēram:

 Apvienojumā ar citiem parametriem katla maksimālā efektīvā siltuma izvade ir aptuveni 773 MW, un starojuma un konvekcijas zudums ir 2,3 MW, sadedzinot antracītu, tas ir, starojuma un konvekcijas siltuma zudumi ir aptuveni 0,298%. Salīdzinot ar siltuma izkliedes zudumu 0,2% zem katla korpusa nominālās slodzes, kas aprēķināts pēc GB koda parametru piemēra, starojuma un konvekcijas zudumi, kas aprēķināti vai novērtēti atbilstoši EN standartam, ir aptuveni 49% lielāks.

Jāpievieno, ka EN standarts dod arī aprēķināšanas līknes vai formulas koeficientus atbilstoši dažādiem krāsns veidiem un degvielas veidiem. ASME kods prasa, lai siltuma zudumi tiktu novērtēti ar mērījumiem, bet "profesionāla kvalificēta personāla sniegtā parametru novērtēšana netiek izslēgta". GB kods aptuveni norāda aprēķina līkni un formulu atbilstoši vienības un katla korpusam.

7.Dūmgāzes zudums

Dūjas gāzes zudums galvenokārt ietver sausu dūmgāzes zudumu, zaudējumus, ko izraisa ūdens atdalīšana degvielā, zudumi, ko izraisa ūdeņradis degvielā, un zaudējumi, ko izraisa mitrums gaisā. Saskaņā ar aprēķina ideju, ASME standarts ir līdzīgs GB kodam, tas ir, sausas dūmgāzes zudumi un ūdens tvaika zudumi tiek aprēķināti atsevišķi, bet ASME aprēķina atbilstoši masas plūsmas ātrumam, savukārt GB aprēķina atbilstoši tilpuma plūsmas ātrumam. EN Standarts aprēķina mitru dūmgāzes kvalitāti un īpatnējo mitrās dūmgāzes karstumu kopumā. Jāuzsver, ka katliem ar gaisa priekšsildītāju dūmgāzes daudzums un temperatūra EN standarta un GB koda formulās ir dūmgāzes daudzums un temperatūra gaisa priekšsildītāja izejā, savukārt ASME koda formulas tie ir dūmgāzes daudzums pie Gaisa priekšsildītāja ieplūde un dūmgāzes temperatūra uzkarsētāja izejā, kad gaisa un GB aprēķināšanas piemēri tiek koriģēti līdz 0. Skatīt 5. tabulu. No 5. tabulas var redzēt, ka, lai arī aprēķina metodes ir atšķirīgas, aprēķina rezultāti būtībā ir vienādi.

5. tabula Flue Gas izplūdes gāzu zudumu salīdzinājums, ko aprēķina GB un EN.

 8.Efektivitātes korekcija

Tā kā parasti nav iespējams veikt vienības veiktspējas pieņemšanas testu saskaņā ar standarta vai garantētiem degvielas apstākļiem un precīziem standarta vai garantētiem darbības apstākļiem, testa rezultātus ir jālabo standarta vai līguma darbības apstākļi. Visi trīs standarti/noteikumi izvirza savas korekcijas metodes, kurām ir gan līdzības, gan atšķirības.

8.1 Pārskatītās preces.

Visi trīs standarti ir labojuši ieplūdes gaisa temperatūru, gaisa mitrumu, izplūdes gāzu temperatūru pie robežas izejas un degvielu, bet GB kods un ASME kods nav koriģējuši pelnus degvielā, savukārt EN standarts ir secinājis un aprēķinājis pelnu maiņas korekciju Degviela detalizēti.

8.2. Korekcijas metode.

GB koda un ASME koda pārskatīšanas metodes būtībā ir vienādas, kurām pārskatītie parametri ir jāaizstāj ar zaudējumu priekšmetu sākotnējo aprēķina formulu un pārrēķina tos, lai iegūtu pārskatīto zaudējuma vērtību. EN standarta grozījumu metode atšķiras no GB koda un ASME koda. EN standarts prasa, lai vispirms būtu jāaprēķina ekvivalentā starpība δ A starp projektēšanas vērtību un faktisko vērtību, un pēc tam zaudējumu starpība Δ N jāaprēķina atbilstoši šai starpībai. Zaudējumu starpība plus sākotnējie zaudējumi ir koriģētie zaudējumi.

8.3. Degvielas sastāva izmaiņas un korekcijas apstākļi.

GB kods un ASME kods neierobežo degvielas maiņu veiktspējas testā, ja vien abas puses sasniedz vienošanos. DL/T papildinājums palielina testa degvielas pieļaujamo variāciju diapazonu, un EN standarts liek skaidrām skaidrām prasībām mitruma un pelnu variācijas diapazonam degvielā, kas prasa, lai YHO novirze no garantētās ūdens vērtības degvielā nevajadzētu pārsniegt 10%, un YASH novirze no garantētās vērtības nedrīkst pārsniegt 15% pirms korekcijas. Tajā pašā laikā tiek noteikts, ka, ja testa novirze pārsniedz katras novirzes diapazonu, veiktspējas pieņemšanas testu var veikt tikai pēc tam, kad ir panākta vienošanās starp ražotāju un lietotāju.

8.4. Degvielas kalorisko vērtību korekcija.

GB un ASME kods nenorāda degvielas kalorijas vērtības korekciju. EN Standarts uzsver, ka, ja saskaņotā atsauces temperatūra nav 25 ℃, degvielas kalorīcijas vērtība (NCV vai GCV) būtu jālabo līdz saskaņotajai temperatūrai. Korekcijas formula ir šāda:

HA: degvielas neto kaloriskā vērtība atsauces temperatūrā 25 ℃;

HM: degvielas neto kaloriskā vērtība, kas koriģēta saskaņā ar saskaņoto atsauces temperatūru tr.

9.Testa kļūda un nenoteiktība

Ieskaitot katla veiktspējas testu, jebkuram testam var būt kļūdas. Pārbaudes kļūdas galvenokārt sastāv no sistemātiskām kļūdām, nejaušām kļūdām un izlaiduma kļūdām utt. Visiem trim standartiem ir nepieciešama, lai pirms testa būtu jānovērtē un jānovērš, cik vien iespējams. ASME kods un EN standarts tiek izvirzīts saskaņā ar nenoteiktības un nenoteiktības jēdzieniem.

Saskaņā ar GB testa saturu tiek aprēķināta katra mērījuma un analīzes vienības mērījumu kļūda un analīzes kļūda, un tiek iegūta galīgā efektivitātes aprēķina kļūda, lai spriestu par to, vai tests ir kvalificēts.

AsME kodeksa nodaļās ir noteikts, ka visām testa pusēm vajadzētu noteikt testa rezultātu nenoteiktības pieņemamās vērtības pirms testa, un šīs vērtības sauc par rezultātu mērķa nenoteiktību. ASME kods nodrošina nenoteiktības aprēķināšanas metodi. ASME kods arī nosaka, ka pēc katra testa pabeigšanas nenoteiktība jāaprēķina saskaņā ar attiecīgajām koda nodaļām un ASME PTC 19.1 kodu. Ja aprēķinātā nenoteiktība ir lielāka par mērķa nenoteiktību, kas sasniegta iepriekš, tests būs nederīgs. ASME kods uzsver, ka aprēķināto testa rezultātu nenoteiktība nav pieļaujamais katlu veiktspējas kļūdu ierobežojums, un šīs neskaidrības tiek izmantotas tikai, lai spriestu par veiktspējas testa līmeni (ti, vai tests ir efektīvs vai nē), nevis lai novērtētu katla veiktspēja.

EN standarts nosaka, ka galīgo relatīvās efektivitātes nenoteiktību Eηb aprēķina pēc katras apakšnozares nenoteiktības, un pēc tam efektivitātes nenoteiktību Uη β aprēķina pēc šādas formulas:

Uηβ = ηβxεηβ

Ja tiek izpildīti šādi nosacījumi, tiek uzskatīts, ka tiek sasniegta garantētā efektivitātes vērtība:

ηβg≤ηb+uηβ

Kurā:

η g ir efektivitātes garantijas vērtība;

ηb ir koriģētā efektivitātes vērtība.

No iepriekšminētās diskusijas skaidri redzams, ka GB kļūdu analīze un nenoteiktības aprēķināšana ASME kodeksā ir kritēriji, lai spriestu par to, vai pārbaude ir veiksmīga, kam nav nekā kopīga ar to, vai efektivitātes indekss ir kvalificēts, kamēr nenoteiktība EN standartam nevērtē, vai tests ir veiksmīgs, kas ir cieši saistīts ar to, vai efektivitātes indekss ir kvalificēts.

10.Secinājums

GB10184-88, DL/T964-2005, ASME PTC4-1998 un EN12592-15: 2003 skaidri noteikt katla efektivitātes testu un aprēķināšanas metodi, kas katla veiktspējas pieņemšanu liek pamatojoties uz pierādījumiem. GB un ASME kodi tiek plaši izmantoti Ķīnā, savukārt EN standartus reti izmanto vietējā līmenī.

Galvenā katla veiktspējas novērtēšanas testa ideja, kas aprakstīta trīs standartos, ir vienāda, taču dažādu standarta sistēmu dēļ ir atšķirības daudzās detaļās. Šis dokuments veic nelielu analīzi un trīs standartu salīdzināšanu, kas ir ērti, lai precīzāk izmantotu dažādu sistēmu standartus projekta pieņemšanā. EN standarts Ķīnā nav plaši izmantots, taču ir jāveic dziļāka analīze un izpēte par dažiem tā noteikumiem. Lai šajā sakarā veiktu tehniskus sagatavošanās darbus, veiciniet vietējo katlu eksportu uz valsti vai reģionu, kas īsteno ES standartu, un uzlabo mūsu pielāgojamību starptautiskajam tirgum.